石油钻杆用7E04铝合金微弧氧化工艺及其机理研究

发布时间：2018-05-06 06:12

  本文选题：微弧氧化 + 7E04铝合金　； 参考：《西南石油大学》2017年硕士论文

【摘要】：目前铝合金钻杆在石油钻探领域得到了广泛的应用。面对铝合金钻杆在使用过程中表面性能不足的问题,本课题提出通过微弧氧化表面处理技术来解决。本文以钻杆用7E04铝合金为基体材料,在硅酸盐电解液体系下采用单因素变量法系统地研究了Na2SiO3添加量、氧化电流密度、占空比及氧化时间这四个主要工艺参数对7E04铝合金微弧氧化膜基本性能的影响,确定了最佳基本工艺参数范围;在工艺优化条件下,借助SEM、EDS和XRD等分析测试方法研究了 Na_2WO_4浓度对7E04铝合金微弧氧化膜的性能的影响;探讨了 Na_2WO_4在微弧氧化过程中的改性机理。研究微弧氧化基本工艺发现,在温度20℃、频率100Hz条件下,钻杆用7E04铝合金微弧氧化的最佳工艺参数范围为:Na2SiO3 15.0g/L,电流密度4A/dm2～8A/dm2,占空比20%～60%,氧化时间30min。此时获得的微弧氧化膜厚度、显微硬度及耐蚀性可得到优化。Na2W04改性阶段确定氧化电流密度为6A/dm2,占空比为40%,分别添加Na_2WO_4浓度为2.0g/L、4.0g/L、6.0g/L、8.0g/L、10.0g/L制备五组改性微弧氧化膜。研究发现微弧氧化膜表面颜色随Na_2WO_4浓度的增加而逐渐加深,从灰白色逐渐转变为灰黑色;微弧氧化过程中氧化电压稍有下降,膜层厚度也逐渐下降;膜层中W元素含量也呈上升趋势,其在膜层中的主要存在形式为WO3,且具有高熔点、高硬度,同时膜层表面逐渐趋于平整、致密,使得微弧氧化膜的显微硬度和耐蚀性大幅提高。在Na_2WO_4参与微弧氧化反应过程中,等离子体放电产生的高温、高压使得WO42-逐渐向WO3转化与基体氧化物混合成膜,分散在膜层中,使膜层结构发生改变。由于WO3具有高熔点,导致在放电击穿中,可熔融的膜层薄弱部位减少,导致放电剧烈程度下降,放电火花更加细小、均匀,有效地抑制了膜层表面大尺寸放电孔的产生。
[Abstract]:At present, aluminum alloy drill pipe has been widely used in the field of oil drilling. Facing the problem of insufficient surface performance of aluminum alloy drill pipe in use, this paper proposes to solve the problem by micro-arc oxidation surface treatment technology. In this paper, 7E04 aluminum alloy used for drilling pipe was used as the base material, and the addition amount of Na2SiO3 and oxidation current density were systematically studied by single factor variable method in silicate electrolyte system. The effects of duty cycle ratio and oxidation time on the basic properties of 7E04 aluminum alloy micro-arc oxide film were studied. The effect of Na_2WO_4 concentration on the properties of 7E04 aluminum alloy micro-arc oxide film was studied by means of SEMDAs and XRD, and the modification mechanism of Na_2WO_4 in the process of micro-arc oxidation was discussed. The basic process of micro-arc oxidation is studied. It is found that under the condition of temperature 20 鈩，

本文编号：1851122